质量守恒反应扩散系统捕捉细胞极性特征

多种分子在迁移真核细胞响应微弱胞外信号梯度时，特异地富集于细胞前缘或后缘。方向感知与信号放大凸显了迁移细胞中被称为细胞极性的本质特征。除此以外，此类细胞极性特征还涉及迁移方向的唯一确定（轴的唯一性）以及前缘的局部梯度感知（敏感性定域），二者皆为平滑迁移所需。本文给出基于双组分反应扩散系统、且两组分质量始终守恒的质量守恒系统。利用属于该质量守恒系统的两个模型，我们通过数值模拟与解析近似证明：一般可观察到单峰空间图样（轴的唯一性），且既有峰在峰位感知参数梯度，从而引导峰的移动。我们将该系统扩展至多组分，并建立了涉及Rho家族小GTP酶成员间串扰的多组分模型。该模型同样展现双组分两模型的根本特征。因此，质量守恒系统除方向感知与信号放大外，还展现出类似于细胞极性的轴的唯一性与敏感性定域等特征。